JP2015032993A - 半導体集積回路およびそのテスト方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく、かつ、実際の使用状態と近い動作で受信性能のテストを行うことができる無線通信用半導体集積回路、および、そのテスト方法を提供する。
【解決手段】半導体集積回路は、復調部と、復調信号処理部と、ヘッダ解析部と、ペイロード処理部と、制御部と、を備える。復調部は、変調された、同期パターンとヘッダとペイロードとを含む無線信号を復調して復調信号を生成する。復調信号処理部は、復調信号から同期パターンを検出し、同期パターンに同期した同期検出信号を生成するとともに復調信号を受信ビット系列に変換する。ヘッダ解析部は、受信ビット系列からヘッダを抽出して解析し、ペイロードのビット数を取得する。ペイロード処理部は、ペイロードを処理する。制御部は、通常モードでは取得されたビット数のペイロードの処理が完了すると復調部を停止し、テストモードではテスト終了を示す信号に同期して復調部を停止する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、半導体集積回路およびそのテスト方法に関する。

無線通信装置における受信性能の指標の１つに、ＢＥＲ（Bit Error Rate）がある。ＢＥＲは、総受信ビット数に対するエラービット数の割合であり、この値が小さいほど受信性能が良いことを意味する。無線通信の標準規格ではＢＥＲの上限値が定められていたり、ＢＥＲの値を使って受信感度が定義されていることがあり、検査工程でＢＥＲ測定のテストを行う必要がある。

このようなテストを行う場合、できる限り効率よく、かつ、無線通信装置の実際の使用状態に近い動作でテストを行うのが望ましい。

特開２００９−６５４２９号公報

効率よく、かつ、実際の使用状態と近い動作でテストを行うことができる半導体集積回路、および、そのテスト方法を提供する。

実施形態によれば、通常の無線通信を行う通常モードと、所定のテストを行うテストモードとを切り替えて動作可能な半導体集積回路が提供される。この半導体集積回路は、復調部と、復調信号処理部と、ヘッダ解析部と、ペイロード処理部と、制御部と、を備える。前記復調部は、変調された、同期パターンとヘッダとペイロードとを含む無線信号を復調して復調信号を生成する。前記復調信号処理部は、前記復調信号から前記同期パターンを検出し、前記同期パターンに同期した同期検出信号を生成するとともに前記復調信号を受信ビット系列に変換する。前記ヘッダ解析部は、前記受信ビット系列から前記ヘッダを抽出して解析し、前記ペイロードのビット数などの情報を取得する。前記ペイロード処理部は、前記ペイロードを処理する。前記制御部は、前記通常モードでは前記取得されたビット数の前記ペイロードの処理が完了すると前記復調部を停止し、前記テストモードではテスト終了を示す信号に同期して前記復調部を停止する。

測定器１００を用いた無線通信装置２００のＢＥＲ測定の概略を説明する図。 無線通信装置２００の概略構成を示すブロック図。 無線信号のパケット構造を模式的に示す図。 復調信号処理部３１の処理動作を説明する波形図。 通常モードにおける無線通信装置２００の処理動作の一例を示すフローチャート。 無線信号のパケット構造を模式的に示す図。 テストモードにおける測定器１００および無線通信装置２００の処理動作の一例を示すシーケンス図。

以下、実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

まずは、無線通信装置２００のテストの１つであるＢＥＲ測定について、その概略を説明する。図１は、測定器１００を用いた無線通信装置２００のＢＥＲ測定の概略を説明する図である。

測定器１００はＢＥＲ測定用の無線信号を生成し、アンテナ１から無線通信装置２００へ無線で送信する。

測定器１００から送信されたＢＥＲ測定用の無線信号は、無線通信装置２００のアンテナ１１により受信される。無線通信装置２００は、テスト制御端子１２に入力されるテスト制御信号に応じて、無線通信装置として通常の無線通信を行うための通常モード、または、ＢＥＲ測定を行うためのテストモードに設定される。テストモードに設定された場合、無線通信装置２００は無線信号を処理した結果の信号を出力端子１３から測定器１００に出力する。

無線通信装置２００から出力される信号は、測定器１００の入力端子２に入力される。そして、測定器１００は、自身が生成したＢＥＲ測定用の無線信号の元になるデータと、無線通信装置２００から受信した信号とを比較し、ＢＥＲを算出する。

ここで、無線通信装置２００は所定の無線通信標準規格（例えばブルートゥース（登録商標））に準拠している。しかしながら、本実施形態では、同無線通信標準規格に準拠していない無線信号も受信できるように無線通信装置２００を構成する。これにより、効率よくＢＥＲ測定を行える。以下、このような構成の無線通信装置２００について詳細に説明する。

図２は、無線通信装置２００の概略構成を示すブロック図である。無線通信装置２００は、アンテナ１１と、復調部２１と、パケット処理部２２とを備えている。アンテナ１１は無線信号を受信する。復調部２１は、アンテナ１１により受信された無線信号を復調し、アナログ波形の復調信号を生成する。なお、無線通信装置２００が受信のみならず送信も行う場合、復調部２１に代えて、変調および復調の両方を行う変復調部を設ければよい。パケット処理部２２はこの復調信号に含まれるパケットの処理を行う。

復調部２１およびパケット処理部２２は、例えば半導体集積回路２０１上に構成される。この半導体集積回路２０１はテスト制御端子１２および出力端子１３を含む。

上述のように、テスト制御端子１２にはテスト制御信号が入力される。出力端子１３は、同期検出信号出力端子１３ａと、受信ビット出力端子１３ｂとを含んでいる。テストモードにおいては、同期検出信号および復調された受信ビット系列（いずれも後述）は、それぞれ同期検出信号出力端子１３ａおよび受信ビット出力端子１３ｂから、図１の測定器１００へ出力される。

図３は、無線通信装置２００が受信する無線信号のパケット構造を模式的に示す図である。同図は、ＢＥＲ測定用ではなく、通常の無線通信を行う場合のパケット構造である。無線信号は、同期パターン４１と、ヘッダ４２と、ペイロード４３と、誤り検出符号４４とを含んでいる。ただし、パケットの種類によっては、誤り検出符号４４を含まない場合もある。同期パターン４１は無線信号におけるパケットの先頭を同定するためのフィールドである。ヘッダ４２はパケットの内容を定義するためのフィールドであり、ペイロード４３のビット数を示す情報などが格納されている。ペイロード４３はデータの本体を示すフィールドである。誤り検出符号４４は誤り検出を行うためのフィールドである。

このような同期パターン４１、ヘッダ４２、ペイロード４３および誤り検出符号４４からなるパケットが変調されたものが、無線信号である。

同期パターン４１、ヘッダ４２および誤り検出符号４４のビット数は、無線通信標準規格により規定されている。また、ペイロード４３のビット数はヘッダ４２に格納されており、また、その最大ビット数は無線通信標準規格により規定されている。よって、通常の無線通信装置２００では、ヘッダ４２が示すビット数のペイロード４３を受信するように構成されており、また、無線通信標準規格が規定する最大ビット数のペイロード４３を受信できれば十分である。

これに対し、本実施形態における無線通信装置２００では、テストモードにおいて、ヘッダ４２が示すペイロード４３のビット数や無線通信標準規格が規定するペイロード４３の最大ビット数による制約を受けず、実質的に無限ビットのペイロード４３を受信できる。以下、パケット処理部２２について、より詳しく説明する。

図２に示すように、パケット処理部２２は、復調信号処理部３１と、ヘッダ解析部３２と、ペイロード処理部３３と、制御部３４とを有する。

図４は、復調信号処理部３１の処理動作を説明する波形図である。復調部２１により生成された復調信号は、同図に示すようなアナログ波形である。復調信号処理部３１はこの復調信号をＡＤ(Analog to Digital)変換して処理し、予め定めたパターンを含む同期パターン４１を検索する。そして、同期パターン４１が検出されると（図３の時刻ｔ０）、復調信号処理部３１は、同期パターン４１に同期したパルス波形の同期検出信号を生成するとともに、ＡＤ変換された復調信号を処理して、クロック信号に同期した受信ビット系列を生成する（図３の時刻ｔ１以降）。この受信ビット系列は、パケットにおける、ヘッダ４２、ペイロード４３および誤り検出符号４４に相当する。

無線通信装置２００が受信信号を処理する過程においては、素子のばらつきや、雑音信号、などにより、復調信号自体のＳ／Ｎ比(Signal to Noise ratio)が劣化するので、受信ビット系列に誤りが生じる可能性がある。ＢＥＲはこの受信ビット系列の誤り率として定義される。そして、ＢＥＲの値は、無線通信装置２００の受信信号処理がより理想に近い形で行われているか否かの指標として使用される。

図２に戻り、同期検出信号は制御部３４に供給される。受信ビット系列はヘッダ解析部３２およびペイロード処理部３３に供給される。また、また、テストモードにおいて、同期検出信号および受信ビット系列は、それぞれ同期検出信号出力端子１３ａおよび受信ビット出力端子１３ｂから、図１の測定器１００へ出力される。

ヘッダ解析部３２は、通常モードにおいて、受信ビット系列からヘッダ４２を抽出および解析し、ペイロード４３のビット数などの情報を制御部３４へ供給する。また、ヘッダ解析部３２は、通常モードにおいて、ヘッダ部分の受信完了後に、ヘッダ４２のデータをメモリバッファ（不図示）に転送する。

ペイロード処理部３３は、通常モードにおいて、受信ビット系列からペイロード４３を抽出および処理し、ペイロード４３のデータをメモリバッファ（不図示）に転送する。より具体的には、ペイロード処理部３３は、１ビットずつのシリアルデータを所定ビット（例えば８ビット）にまとめて、メモリバッファに書き込む。

なお、テストモードにおいて、ヘッダ解析部３２およびペイロード処理部３３は特に動作しなくてもよい。

制御部３４には、テスト制御端子１２を介して、テスト制御信号が入力される。テスト制御信号は、無線通信装置２００を通常モードまたはテストモードに設定したり、ＢＥＲの測定開始および終了を制御したりするための信号である。

例えば、テスト制御端子１２に電源電圧が印加された場合に、テストモードに設定される。あるいは、外部の制御機器から、シリアルインターフェース（不図示）を介して、当該シリアルインターフェース上で定義されたテストモードコマンドが入力された場合に、テストモードに設定される。

そして、制御部３４は、無線通信装置２００を通常モードまたはテストモードに設定した上で、復調部２１、ヘッダ解析部３２およびペイロード処理部３３を制御する。

図５は、通常モードにおける無線通信装置２００の処理動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部３４は、無線信号の受信を開始すべく、復調部２１を有効化する（ステップＳ１）。これにより、復調部２１は受信した無線信号を処理して復調信号を生成する。

復調部２１の有効化から所定の時間が経過するまでに同期パターン４１が検出されなかった場合（ステップＳ２のＮＯ，Ｓ３のＹＥＳ）、無線通信装置２００は復調部２１を停止して受信終了処理を行う（ステップＳ９）。

一方、タイムアウトすることなく同期パターン４１が検出された場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、復調信号処理部３１は同期検出信号を生成するとともに、２値データである受信ビット系列の生成を開始する（ステップＳ４）。同期検出信号は制御部３４に供給され、受信ビット系列はヘッダ解析部３２およびペイロード処理部３３に供給される。

続いて、同期検出信号を受信した制御部３４は、ヘッダ解析部３２を制御し、ヘッダ解析部３２は同期パターン４１に引き続くヘッダ４２を受信ビット系列から抽出する。そして、ヘッダ解析部３２はヘッダ４２を解析し、ペイロード４３のビット数を得る（ステップＳ５）。ペイロード４３のビット数の情報は、制御部３４へ供給される。そして、このペイロード４３のビット数は、ペイロード処理部３３へ通知される。

続いて、ペイロード処理部３３は受信ビット系列からペイロード４３を抽出し、処理する（ステップＳ６）。処理されたペイロード４３のデータはメモリバッファに蓄えられる。ペイロード処理部３３は、ペイロード４３のビット数として制御部３４から通知された長さだけのペイロード処理が完了するまで（ステップＳ７のＮＯ）、ペイロード４３の処理を続ける。

ペイロード４３のビット数として指定された長さの処理が完了し（ステップＳ７のＹＥＳ）、誤り検出符号が存在する場合はその処理を行った後（ステップＳ８）、制御部３４は復調部２１を停止し、受信を終了する（ステップＳ９）。

以上説明したように、通常モードでは、ヘッダ４２に含まれるペイロード４３のビット数を示す情報を抽出し、このビット数だけペイロード４３を処理する。なお、ヘッダ４２にペイロード４３のビット数情報が存在せず、予め定められた固定の長さを有する、パケット種類が定義されていて、そのパケットを受信した場合、ペイロード処理部３３は予め定めたビット数だけ、ペイロード４３の処理を行う。

これに対し、以下に説明するテストモードでは、ヘッダ４２に含まれる、あるいは、無線通信標準規格で規定されるペイロード４３のビット数に関する規定による制約を受けることなく、ペイロード４３を処理する。

以下、テストモードについて説明する。ＢＥＲ測定に必要なＰＲＢＳ９（Pseudo Random Bit Stream）などのランダムデータ系列の長さがＮビットである場合、ペイロード４３のビット数は少なくともＮビット必要である。例えば０．１％近傍のＢＥＲを測定する場合、１０００ビットに対して１ビットのエラーを検出する必要があり、正確な測定を行うためには、Ｎは１，０００の十〜数十倍は必要となる。しかしながら、一般的な標準規格では、このような長さのデータは、１つのパケットで送信可能なペイロードの最大長を超えてしまう。

図６（ａ）は、ＢＥＲ測定用の無線信号のパケット構造を模式的に示す図である。図示のように、本実施形態では、ペイロード４３のビット数を長くすることができ、より具体的には、無線通信標準規格で規定された最大ビット長より長くてもよい。後述するように、無線通信装置２００が実質的に無限ビットのペイロード４３を許容できるためである。また、誤り検出符号４４を省略してもよい。図６（ａ）に示すような同期パターン４１、ヘッダ４２およびペイロード４３を変調したものが、ＢＥＲ測定用の無線信号である。

仮に、無線通信装置２００が無線通信標準規格で規定される構造の無線信号しか受信できないとする。無線通信標準規格で規定される最大ビット数がＮ／Ｍである場合、図６（ｂ）に示すように、ＢＥＲ測定用の無線信号をＭ個に分割せざるを得ない。その場合、無線信号には、ＢＥＲ測定に用いられない同期パターン４１、ヘッダ４２および誤り検出符号４４もＭ個含まれる。結果として、図６（ａ）に示すようにペイロード４３の長さをＮビットとした場合に比べ、図６（ｂ）ではＢＥＲ測定用の無線信号の総ビット数が多くなる。さらに、パケットと後続パケットの間は一定の時間間隔をあける必要がある。このため、テストに要する時間が長くなってしまう。

これに対し、本実施形態では、ペイロード４３をＮビットとした場合でも受信可能であるため、同期パターン４１およびヘッダ４２は１個ずつでよい。よって、ＢＥＲ測定用の無線信号の総ビット数を減らすことができ、テスト時間を短縮できる。

図７は、テストモードにおける測定器１００および無線通信装置２００の処理動作の一例を示すシーケンス図である。

まず、測定器１００は、図６（ａ）に示すようなＢＥＲ測定用の無線信号を生成し、無線通信装置２００へ送信する（ステップＳ１１）。また、無線通信装置２００の制御部３４は、無線信号の受信を開始すべく、復調部２１を有効化する（ステップＳ２１）。これにより、復調部２１はＢＥＲ測定用の無線信号を処理して復調信号を生成する。

そして、復調信号処理部３１は復調信号から同期パターン４１を検出する（ステップＳ２２）。同期パターン４１が検出されると、復調信号処理部３１は同期検出信号を生成するとともに受信ビット系列の生成を開始する（ステップＳ２３）。受信ビット系列は、図６（ａ）に示すヘッダ４２およびペイロード４３に相当する。

テストモードにおいて、復調信号処理部３１は、同期検出信号および受信ビット系列を、それぞれ同期検出信号出力端子１３ａおよび受信ビット出力端子１３ｂから測定器１００へ出力する（ステップＳ２４）。これにより、測定器１００は同期検出信号および受信ビット系列を受信する（ステップＳ１２）。なお、無線通信装置２００のヘッダ解析部３２はヘッダ４２の解析を行わなくてもよい。

そして、図５に示す通常モードと異なり、ＢＥＲ測定を停止することを示すテスト制御信号が入力されない限り（ステップＳ２５のＮＯ）、復調信号処理部３１は受信ビット系列を生成して、測定器１００へ出力し続ける。すなわち、ペイロード４３のビット数や、無線通信標準規格で規定されたビット数を超えたとしても、復調信号処理部３１は復調信号の処理を継続する。

測定器１００によるＢＥＲ測定用の無線信号送信が終了すると、ＢＥＲ測定を停止することを示すテスト制御信号が無線通信装置２００に入力される（ステップＳ２５のＹＥＳ）。このテスト制御信号に応じて、制御部３４は復調部２１を停止する（ステップＳ２６）。

一方、測定器１００は同期検出信号に同期してＢＥＲの測定を開始する（ステップＳ１３）。より具体的には、測定器１００は、同期検出信号のパルスの後に無線通信装置２００から受信した受信ビット系列と、自身が生成したＢＥＲ測定用の無線信号の元になるデータのペイロード４３に相当する部分とを比較し、測定終了時点でペイロード４３の総ビット数に対する、両者が一致しないビット数の割合を、ＢＥＲとして算出する。

このように、本実施形態では、テストモードにおいて、無線通信装置２００は実質的に無限ビットのペイロード４３を受信できる。そのため、ＢＥＲ測定用の無線信号におけるペイロード４３を十分に長くすることができ、ＢＥＲ測定を効率化できる。また、テストモードにおいても、通常モードと同様に復調部２１および復調信号処理部３１を動作させる。そのため、実際の使用状態と近い動作でＢＥＲ測定を行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ 測定器
２１ 復調部
２２ パケット処理部
３１ 復調信号処理部
３２ ヘッダ解析部
３３ ペイロード処理部
３４ 制御部
４１ 同期パターン
４２ ヘッダ
４３ ペイロード
４４ 誤り検出符号
２００ 無線通信装置
２０１ 半導体集積回路

Claims (7)

1. 所定の無線通信標準規格に準拠しており、通常の無線通信を行う通常モードと、所定のテストを行うテストモードとを切り替えて動作可能な半導体集積回路であって、
   変調された、同期パターンとヘッダとペイロードとを含む無線信号を復調して復調信号を生成する復調部と、
   前記復調信号から前記同期パターンを検出し、前記同期パターンに同期した同期検出信号を生成するとともに前記復調信号を受信ビット系列に変換する復調信号処理部と、
   前記受信ビット系列から前記ヘッダを抽出して解析し、前記ペイロードのビット数を取得するヘッダ解析部と、
   前記ペイロードを処理するペイロード処理部と、
   前記通常モードでは前記取得されたビット数の前記ペイロードの処理が完了すると前記復調部を停止し、前記テストモードではテスト終了を示す信号を受信するまで前記復調部を停止せず、前記テスト終了を示す信号に同期して前記復調部を停止する制御部と、を備え、
   前記テストモードでは、同期パターンと、ヘッダと、前記無線通信標準規格が規定する前記ペイロードの最大ビット長より長いペイロードと、を含む無線信号を受信可能であることを特徴とする半導体集積回路。
2. 通常の無線通信を行う通常モードと、所定のテストを行うテストモードとを切り替えて動作可能な半導体集積回路であって、
   変調された、同期パターンとヘッダとペイロードとを含む無線信号を復調して復調信号を生成する復調部と、
   前記復調信号から前記同期パターンを検出し、前記同期パターンに同期した同期検出信号を生成するとともに前記復調信号を受信ビット系列に変換する復調信号処理部と、
   前記受信ビット系列から前記ヘッダを抽出して解析し、前記ペイロードのビット数を取得するヘッダ解析部と、
   前記ペイロードを処理するペイロード処理部と、
   前記通常モードでは前記取得されたビット数の前記ペイロードの処理が完了すると前記復調部を停止し、前記テストモードではテスト終了を示す信号に同期して前記復調部を停止する制御部と、を備えることを特徴とする半導体集積回路。
3. 前記制御部は、前記テストモードでは、前記テスト終了を示す信号を受信するまで、前記復調部を停止しないことを特徴とする請求項２に記載の半導体集積回路。
4. 当該半導体集積回路は、所定の無線通信標準規格に準拠した無線通信装置用であり、
   前記テストモードでは、前記無線通信標準規格が規定する前記ペイロードの最大ビット長より長いペイロードを含む無線信号を受信可能であることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体集積回路。
5. 前記テストモードでは、同期パターンと、ヘッダと、前記無線通信標準規格が規定する前記ペイロードの最大ビット長より長いペイロードと、を含む無線信号を受信可能であることを特徴とする請求項４に記載の半導体集積回路。
6. 変調された、同期パターンとヘッダとペイロードとを含む、テスト用の無線信号を半導体集積回路に送信するステップと、
   前記半導体集積回路が、テスト終了を示す信号を受信するまで、前記無線信号を復調して復調信号を生成するステップと、
   前記半導体集積回路が、前記復調信号から前記同期パターンを検出し、同期検出信号を生成するとともに前記復調信号を受信ビット系列に変換するステップと、
   前記半導体集積回路が、前記同期検出信号および前記受信ビット系列を出力するステップと、
   前記同期検出信号に同期して、前記半導体集積回路から出力された前記受信ビット系列における前記ペイロードと、前記テスト用の無線信号の元になるデータのペイロード部と、を比較するステップと、を備えることを特徴とする半導体集積回路のテスト方法。
7. 前記比較するステップでは、前記テスト用の無線信号の元になるデータのペイロード部と、前記半導体集積回路から出力された前記受信ビット系列における前記ペイロードと、を比較してＢＥＲ（Bit Error Rate）を算出することを特徴とする請求項６に記載の半導体集積回路のテスト方法。

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